【全文】找學研大咖合作 台排碳大戶搶碳捕捉商機

文|陳書璿    攝影|吳貞慧 楊弘熙    繪圖|王聖光
台塑、台泥、中鋼等排碳大戶正結合成大與工研院的碳捕捉技術,圖為台塑集團總裁王文淵、台泥董事長張安平、中鋼董事長翁朝棟。

電動車龍頭特斯拉創辦人馬斯克(Elon Musk),堪稱是近年最慧眼獨具的企業家,從電動車、儲能到低軌衛星,只要被馬斯克看上,總能吸引各大企業爭相投入、造就一番榮景。今年初,馬斯克祭出1億美元賞金,鼓勵科學家與企業投入碳捕捉技術開發;在他登高一呼下,全球又掀起一股碳捕捉風潮。令人欣慰的是,台灣在碳捕捉領域也不落人後,在台塑、台泥、中鋼等排碳大戶的「力挺」下,正結合成大與工研院的碳捕捉技術,可望與國外業者一較高下。

11月29日,距離台南高鐵站50分鐘車程,坐落於台南科技工業區旁的成功大學安南校區來了一群訪客。帶頭的是一位身穿西裝的董事長,親率各事業群主管來到成大,他就是近來積極帶領公司往綠能產業轉型的大亞電纜董事長沈尚弘。「未來企業競爭的輸贏,就在誰能最早達到碳中和!」沈尚弘向本刊透露此行的用意,也意外曝露了自己就是要來成大取經,時下最當紅的碳捕捉技術。

積極往綠能產業轉型的大亞電纜董事長沈尚弘,親率主管到成大碳捕捉示範工廠取經。

全球減碳 歐盟擬徵碳稅

走在沈尚宏身邊,一路陪著導覽碳捕捉示範工廠的人,正是國內研發碳捕捉技術的頂尖專家—成大匯智綠色科技研究中心主任陳志勇,過去曾是行政院科技會報循環經濟材料組首席評議專家,畢生致力於碳中和課題。人稱「勇伯」的陳志勇,是國內投入碳中和研究先驅。「這是我一生的志業,面對(全球暖化)危機就是轉機,(企業力拚零碳)轉機帶來商機(石化原料變新碳源)。」陳志勇向本刊說。

由陳志勇研發、成大出資千萬元打造的國內首座負碳排示範工廠,相當具有國際水準,除沈尚弘外,包括副總統賴清德,以及中鋼、中油和長春石化等國內排碳大戶的董事長都曾親自造訪;此外,就連積極開發綠電資源的護國神山台積電,也派出高層主管到此取經。不僅如此,還有國際大廠找上成大,希望能夠技術合作,甚至整廠輸出海外。「像是泰國國營石化大廠,跟一家國際知名汽車廠,都對於勇伯開發的碳捕捉技術相當感興趣。」知情人士對本刊透露。

根據國際市場研究機構Fortune Businessin Sights資料顯示,2019年全球碳捕捉和封存市場規模為17.5億美元,預計2027年將達到61.3億美元,年均複合增長率約19.2%。

從特斯拉的馬斯克豪擲重金鼓勵開發碳捕捉技術,到台積電、台塑、台泥、中鋼等大企業紛紛投入碳中和,背後的關鍵就在於全球吹起減碳、甚至零碳的風潮。「一方面是因為歐盟等可能祭出碳稅(carbon tax),對生產高汙染(排放量)產品的外國企業課稅,以補償歐洲企業因減排而受損的競爭力;另一方面則是像蘋果、Nike等國際品牌大廠紛紛宣示,致力產品碳足跡為零,進而要求供應鏈全面配合。面對這兩道難題,二氧化碳捕獲再利用及封存(CCUS)等減碳技術,成為企業新顯學。」陳志勇直言。

成本過高 執行面有難處

成大這座示範工廠採用的碳捕捉技術,係以「化學吸收法」為主,1年約可捕捉20噸的二氧化碳,透過收集工廠煙道低濃度二氧化碳煙氣後,經過燃燒,加入陳志勇自行研發的觸媒(吸收劑),讓二氧化碳可再生利用或封存,適用於既有工廠加裝,相當符合台灣多數工廠的需求。

陳志勇對本刊透露,目前國內並沒有整套碳捕捉系統的廠商,整座工廠設備都是自己找化學設備廠商訂製。「設備都是商業機密,不方便透露是哪一家做的,但我敢打包票,整座示範工廠都是百分之百的台灣製造。」由於成大是學術研發單位,僅能示範捕捉碳的可行性,要能夠真正的大量應用到產業上,還是要靠技轉給廠商。據了解,目前在台塑仁武廠內已有一個小型的先導廠。

由國內碳捕捉技術專家陳志勇研發、成大出資千萬元打造的國內首座負碳排示範工廠,不少企業都來參訪取經。

陳志勇會與台塑合作,源起於他與台塑石化董事長陳寶郎剛好是成大化工系的學長、學弟。「碳中和已是不可逆潮流,但現在沒一家廠商能碰到碳中和的核心。」陳寶郎在接受本刊訪問時直言,台塑集團過去就曾經想引進國外碳中和技術,卻因成本過高而胎死腹中。

靠著學長、學弟關係拉上線,陳志勇想把這套碳捕捉技術導入排碳企業,卻面臨成本過高問題。原來,目前成大研發的整套碳捕捉設備,加上陳志勇研發的觸媒,就算利用化學低溫降低能耗,平均每捕捉1噸二氧化碳的成本,仍高達250元,成本雖優於市面多數技術,但跟目前環保署規劃收取每噸約100元碳費相比,仍有蠻大差距。「要全面落實碳捕捉就需大筆投資,而這筆投資賣二氧化碳轉製的化學品可能也很難回本;但只要能有效減少碳排放,賠錢也沒關係,我還是願意幹。」陳寶郎說。

碳捕捉技術研發備受台塑集團各子公司重視,總裁王文淵(左)親自督軍。

本刊調查,目前台塑集團四大公司之一的台塑主導碳捕捉技術發展。為加速與成大合作,日前台塑董事長林健男親自打電話給陳志勇表示,「總裁(王文淵)指示,碳捕捉工廠要積極處理,需要幫什麼忙,都可以全力協助。」不過,對於陳志勇來說,目前企業在執行面上把「成本」視為最大考量。「這實在有點矛盾,零碳應該是社會責任。」陳志勇嘆了口氣說。

台塑台泥 積極導入技術

看在專家眼中,碳捕捉遲遲難以推動到更多企業,關鍵還是在於「規模大小」。工研院綠能所副組長廖啓雯直言,目前碳捕捉工廠很難真正估算出成本,最終取決於規模大小。據工研院的研究調查顯示,建造碳捕捉工廠的成本並沒有想像中高,反而是設備運作所產生的能耗(耗電量)等問題,才是影響碳捕捉成本的關鍵。

就以國外目前普遍的案例來看,平均捕捉1噸二氧化碳成本約70美元(新台幣1,940元),未來目標要降至50美元(新台幣1,385元)以下,才有可能達到經濟效益。令人振奮的是,國際能源總署(IEA)預測,捕碳加上儲碳成本未來可望1噸降至40美元(新台幣1,100元)。不過,廖啓雯仍樂觀認為,隨著國際碳交易的成本提高,將更容易促成企業大量導入碳捕捉技術,也會讓黃金交叉點提早到來。

工廠煙道廢氣大部分都有二氧化碳,若能捕捉下來並善加利用,不僅能做到零碳,甚至可以創造新商機。(達志影像)

不只台塑集團積極規劃導入碳捕捉技術,實現碳中和目標。國內最早、最積極跨足碳捕捉的企業,莫過於台泥集團。台泥早在2012年就找上工研院綠能所合作,採用工研院開發的鈣迴路碳捕捉技術,把第一代的碳捕捉設備安裝於台泥和平廠之中,成為全球第一套適用於小型規模的碳捕捉系統,如今每年可捕捉約8千噸的二氧化碳。

台泥還將捕捉到的二氧化碳運用在微藻養殖,進而產出美妝保健品原料,每年替台泥帶進高達4億元收入。2016年,台泥又升級改良為二代廠。「目前台泥二代廠捕捉1噸碳成本,大約30到40美元,已是可被國際接受的成本。」知情人士透露。「台泥長期目標,是將碳捕捉的產能放大,預期1年可以捕捉高達5.5萬噸的二氧化碳。」

就如同台泥開始運用二氧化碳轉化獲利,未來碳捕捉不僅可以減碳,還可能衍生出龐大商機。陳志勇指出,碳捕捉示範工廠只是起步,他更看好工廠捕捉下來的二氧化碳再利用,可加入氫氣轉化成甲烷,經處理還可轉化為乙、丙烷,再脫氫製成乙、丙烯等固碳材料,作石化業的基本原料,取代傳統石化製程,達到負碳排效益。

台泥集團早在二○一二年就找上工研院綠能所合作,目前採鈣迴路碳捕捉技術。(台泥提供)

此外,碳捕捉也可再製成化學品,如尿素、醋酸、綠色甲烷天然氣、綠色EVA等,不僅能避開石化原料進口的依賴,更能創造龐大的經濟效益。「像是EVA綠色固碳材料,可做為汽車的環保原料,更可做為運動鞋的綠色鞋材使用,未來產值可能超過百億美元。」陳志勇舉例說明。

鋼化聯產 採三階段進行

除了台塑和台泥,國內諸多排碳大戶,如中鋼、中油等業者也相當積極加入碳捕捉的行列,日前中鋼將與中油、長春石化聯袂宣布推動「鋼化聯產」,並找上成大合作。

簡單地說,中鋼煉鋼製程會產生大量的高爐氣與轉爐氣,裡頭含有豐富的一氧化碳與二氧化碳,可以成為石化業的碳原料,透過化工廠製程再合成為甲醇、甲烷、醋酸等化學品販售,三家業者以異業合作模式,降低石化業者原料成本,也有助兩大產業大幅減碳。

據了解,鋼化聯產將採三階段進行,第一階段將設立實驗室與先導工廠,掌握生產技術並驗證應用成效;第二階段就要建置全台第一套鋼化聯產示範產線,預計每年減碳24萬噸,合作對象就是成大。

中鋼發起的鋼化聯產要建置全台第一套示範產線,預計每年減碳24萬噸。圖為中鋼董事長翁朝棟

第三階段將擴大碳捕捉的商業應用,中鋼董事長翁朝棟更發出豪語,「未來每年可替產業減碳290萬噸,等於7,450座大安森林公園的二氧化碳吸納量,將協助石化業每年創造800億元以上產值。」

建產業鏈 躍上國際舞台

台灣業者加速碳捕捉商業化腳步,歐美先進國家早已大規模運用,去年底為止,全球運轉中的商業化碳捕捉與封存設施已共有26座,每年捕獲二氧化碳的數量已超過4千萬噸。

碳捕捉在歐美先進國家早已推動,像是美國德州在2017年啟動的Petra Nova計畫,採「胺處理二氧化碳捕捉系統」。(JX日礦日石能源公司提供)

像是美國德州在2017年啟動的Petra Nova計畫,就採用「胺處理二氧化碳捕捉系統」,讓火力發電廠排放的廢氣通過管線輸到碳回收廠,在廠內,二氧化碳會被含胺溶劑吸收捕捉,與其他氣體分離(剩下的氣體便被排放至大氣);被吸收的二氧化碳會經過蒸氣處理再被分離,進一步壓縮後,輸送到80英里外的油田;將這些壓縮二氧化碳被打入地底,讓油田活化,提高原油採收效率。

面對越來越嚴苛的減碳壓力,台灣的排碳大戶們正結合學研單位急起直追,一方面擴大商業規模、降低成本,同時也藉機打造碳捕捉產業鏈,一旦有機會躍上國際舞台,將替台灣再打下一個科技江山。

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